城市快速路改建工程噪聲治理中的創(chuàng)新實踐

宋曉波, 李曉東, 王巧燕, 王亞晨

(1.上海浦東工程建設(shè)管理有限公司，上海 201210；2.中海環(huán)境科技(上海)股份有限公司，上海 200135)

0 引 言

近年來，隨著城市的不斷發(fā)展，交通需求不斷增長。在城市用地日益緊張、建筑密集度不斷提升的背景下，“高架快速路+地面輔路”形式的復(fù)合道路越來越多。城市快速路在給人們的交通出行提供便利的同時，也帶來了嚴重的噪聲污染，“高架快速路+地面輔路”的復(fù)合道路結(jié)構(gòu)更是給噪聲治理工作帶來了新的挑戰(zhàn)。本文以上海市濟陽路快速路改建工程為例，分析總結(jié)該項目在噪聲治理方面的創(chuàng)新實踐，為類似城市快速路建設(shè)項目的噪聲治理提供參考。

1 項目概況

濟陽路是上海市骨干道路網(wǎng)“一橫三環(huán)+十字九射”快速路系統(tǒng)的重要組成部分，也是“申”字形高架的組成部分，與南北高架和延安路高架共同構(gòu)成了上海市中心城區(qū)“十字”交通骨架。

濟陽路于2003年與上海盧浦大橋同期建成，交通十分繁忙，改建前存在規(guī)模偏小、沿線出入口間距較小、局部路段主輔混流和全線輔道不貫通等諸多問題，已不能適應(yīng)區(qū)域經(jīng)濟社會發(fā)展的需求，急需改建。

濟陽路快速路改建工程北起盧浦大橋引橋，南至浦東閔行區(qū)界，線路沿濟陽路原走向，設(shè)計中心線以濟陽路原設(shè)計中心線定位，全長約7.1 km。項目主要建設(shè)內(nèi)容包括：新建或改建雙向6車道高架主線快速路及上下匝道；改建標(biāo)準(zhǔn)段6車道濟陽路地面輔路。項目改建完成之后，濟陽路將形成“高架快速路+地面輔路”的復(fù)合道路結(jié)構(gòu)，其中：主線高架設(shè)計車速為60 km/h；地面輔路設(shè)計車速為40～60 km/h。圖1為濟陽路快速路改建工程典型斷面。

圖1 濟陽路快速路改建工程典型斷面

2 敏感點噪聲影響分析

濟陽路東側(cè)和東南側(cè)為城市建成區(qū)，分布有大片毗連的住宅、學(xué)校等敏感點;濟陽路西側(cè)待開發(fā)區(qū)域較多，分布有少量住宅和學(xué)校等敏感建筑，以及商務(wù)區(qū)建筑群等。根據(jù)調(diào)研情況，沿線45%的敏感點距離濟陽路邊界線不足30 m，受濟陽路交通噪聲的影響較大。

濟陽路交通較為繁忙，沿線敏感點的聲環(huán)境質(zhì)量不佳。根據(jù)監(jiān)測，除了個別較遠的敏感點，大部分敏感點都存在不同程度的噪聲超標(biāo)現(xiàn)象，其中：4a 類聲功能區(qū)敏感點噪聲晝間最大超標(biāo)3.6 dB(A)，夜間最大超標(biāo)13.8 dB(A)；2類聲功能區(qū)敏感點噪聲晝間最大超標(biāo)8.8 dB(A)，夜間最大超標(biāo)15.7 dB(A)。項目沿線居民長期受濟陽路交通噪聲的影響，對該項目的噪聲治理工作十分關(guān)注，希望通過改建解決濟陽路交通噪聲擾民的問題。

據(jù)預(yù)測，濟陽路改建完成之后，隨著車道數(shù)的增加和車流量的增大，大部分敏感點的噪聲值將在原來的基礎(chǔ)上進一步增大，在不采取措施的情況下，營運遠期，沿線24處敏感點中有22處存在噪聲超標(biāo)現(xiàn)象，其中：晝間最大超標(biāo)約9.9 dB(A)，較現(xiàn)狀最大增加約10.7 dB(A)；夜間最大超標(biāo)約13.4 dB(A)，較現(xiàn)狀最大增加約7.8 dB(A)。

由主線高架、地面輔路和匝道對敏感點的噪聲貢獻值計算結(jié)果可知：

1)主線高架車流量較大，車速較高，對沿線敏感點，尤其是對高于高橋面的高層建筑的噪聲影響較大；

2)地面輔路上的大車占比較高，噪聲值較大，同時因地面輔路位于高架下方，車輛產(chǎn)生的噪聲易在地面道路與高架底部形成的半封閉空間內(nèi)反射形成混響聲場，使噪聲值進一步增大，因此地面輔路對低樓層的噪聲影響較大；

3)匝道的車流量較小，其噪聲主要對距離匝道較近的敏感點有影響。

3 噪聲治理對策

由于項目沿線的噪聲值已超標(biāo)，且改建存在使噪聲進一步增大的問題，根據(jù)現(xiàn)有的技術(shù)和經(jīng)濟條件，確定該項目的噪聲治理目標(biāo)為：通過采取噪聲治理工程技術(shù)措施，明顯改善項目沿線敏感點的聲環(huán)境質(zhì)量，尤其是改善夜間的聲環(huán)境質(zhì)量。

由敏感點噪聲影響分析結(jié)果可知，若要解決敏感點的噪聲問題，需同時對主線高架、地面道路和匝道采取降噪措施。

對于主線高架和匝道，根據(jù)現(xiàn)有的經(jīng)濟和技術(shù)條件，安裝聲屏障是公認的性價比較高的降噪措施，可有效降低高架和匝道噪聲對敏感點的影響；對于地面道路，受橫向道路和地下管線等條件的制約，不具備聲屏障實施條件，因此地面道路的噪聲治理措施有限。為盡可能地降低交通噪聲的影響，采取綜合降噪措施，具體如下：

1)對高架和匝道采取聲屏障措施，并根據(jù)敏感點噪聲影響的特點對聲屏障進行優(yōu)化設(shè)計。

2)設(shè)置低噪聲路面。針對地面道路上大車較多的情況，采用強度較好的SMA瀝青低噪聲路面，這種路面相比普通瀝青路面具有1～3 dB的降噪效果；高架主線上以小型車為主，僅有少量大客車，采用降噪性能更優(yōu)的OGFC瀝青路面，這種路面相比SMA瀝青低噪聲路面能多降噪1～3 dB[1-2]。

3)高架橋采用低噪聲伸縮縫，減小橋梁伸縮縫帶來的車輛撞擊聲，可降低車輛通過產(chǎn)生的噪聲2～3 dB[3]。

4)在主線高架涉及敏感目標(biāo)的路段的橋梁底部噴涂吸聲材料，減小橋下空間因橋梁反射而引起的混響，可降低噪聲約2 dB[4]。

5)對于采取聲屏障措施之后，受地面道路的影響噪聲仍超標(biāo)的敏感點，采取地面生態(tài)墻措施。

4 聲屏障優(yōu)化設(shè)計

4.1 聲屏障聲學(xué)設(shè)計

聲屏障可根據(jù)型式的不同分為直立型聲屏障和封閉式聲屏障，其中封閉式聲屏障又可分為全幅路面封閉聲屏障(以下簡稱“全封閉聲屏障”)和半幅路面封閉聲屏障(以下簡稱“半封閉聲屏障”)。全封閉聲屏障和半封閉聲屏障示意圖分別見圖2和圖3。

圖2 全封閉聲屏障示意圖

圖3 半封閉聲屏障示意圖

全封閉聲屏障對整個高架路面作封閉處理，可大幅減少高架的噪聲影響，降噪效果較好，是目前作為封閉式聲屏障推廣應(yīng)用的基本型式，其工程造價較高；半封閉聲屏障對靠近敏感點的半幅路面進行封閉處理，可有效阻斷近側(cè)道路的噪聲，在一定條件下能達到良好的降噪效果，其工程造價相比全封閉聲屏障大幅下降，目前在國內(nèi)沒有應(yīng)用；直立式聲屏障一般設(shè)于高架橋路側(cè)和路中，聲學(xué)效果不及封閉式聲屏障，但其造價較低。為在科學(xué)降噪的同時降低工程造價，對3種型式聲屏障在典型樓層的降噪效果進行對比，科學(xué)確定設(shè)計方案。

3種型式聲屏障在典型樓層的降噪量預(yù)測結(jié)果見圖4。由圖4可知：直立式聲屏障對3層和6層有良好的降噪效果，對10層的降噪效果較差；半封閉聲屏障相比直立式聲屏障，降噪量可提高4～8 dB(A)；全封閉聲屏障的降噪效果可在半封閉聲屏障的基礎(chǔ)上提高2～4 dB(A)。通過對不同樓層的降噪量進行對比可知：直立式聲屏障和半封閉聲屏障對6層的降噪效果最好，10層因受對向車道的噪聲影響，其降噪效果下降，而全封閉聲屏障在10層依然有15 dB(A)以上的降噪效果。

圖4 3種型式聲屏障在典型樓層的降噪量預(yù)測結(jié)果

由于敏感點會受地面道路交通噪聲的影響，綜合考慮地面道路的噪聲影響之后，高架聲屏障對敏感點的實際綜合降噪量會有所下降。對于低樓層，主要聲源為地面道路上的交通噪聲，高架聲屏障對低樓層的降噪效果有限，可選用造價較低的直立式聲屏障；對于6層左右的樓層，高架噪聲的貢獻值比地面略大，封閉式聲屏障對該高度的降噪效果優(yōu)于直立式聲屏障，而半封閉聲屏障與全封閉聲屏障對該高度的降噪效果較為接近，因此可選用半封閉聲屏障；對于高層建筑，高架噪聲的貢獻值進一步增大，同時受到對向車道噪聲的影響，只有采用全封閉聲屏障才能有效阻擋對向車道噪聲對敏感點的影響，因此選用全封閉聲屏障更為合理。由此，確定該項目聲屏障的總體設(shè)置方案如下：

1)當(dāng)敏感建筑為低于6層的低層建筑時，在對應(yīng)的主線高架和匝道上設(shè)置直立式聲屏障；

2)當(dāng)敏感建筑為以6層為主的多層建筑時，在主線高架一側(cè)設(shè)置半幅全封閉聲屏障，并在匝道上設(shè)置全封閉屏障；

3)當(dāng)敏感建筑為高于6層的高層建筑時，在主線高架和匝道上設(shè)置全封閉屏障；

4)對于采取聲屏障措施之后，受地面道路的噪聲影響仍超標(biāo)的敏感點，有條件的路段采取地面生態(tài)墻措施。

4.2 封閉式聲屏障建筑景觀設(shè)計

該項目涉及全封閉聲屏障、半封閉聲屏障和直立式聲屏障建設(shè)，其中直立式聲屏障已在高架上得到廣泛應(yīng)用，建筑景觀設(shè)計基本成熟。相對而言，封閉式聲屏障雖然已在全國推廣使用，但其總體應(yīng)用還不夠廣泛，在景觀設(shè)計方面還存在著明顯的不足，主要表現(xiàn)在以下2個方面：

1)建筑景觀設(shè)計不足或缺失，構(gòu)筑物造型還處在滿足基本功能階段，在美觀性、藝術(shù)性和與城市景觀的融合等方面還存在不足；

2)結(jié)構(gòu)設(shè)計主要考慮結(jié)構(gòu)設(shè)計本身和方便施工，缺少景觀方面的設(shè)計優(yōu)化，造成構(gòu)筑物給人的直觀感受是體量沉重、用材密集和結(jié)構(gòu)件尺寸過大等。

建設(shè)高架道路會造成城市空間割裂，景觀碎片化，給沿線居民帶來空間上的壓迫感，而在高架上安裝封閉式聲屏障會進一步增大高架橋的空間尺寸，若沒有良好的景觀設(shè)計，很容易給人的視覺和心理帶來更強的沖擊。同時，封閉式聲屏障對路域上部空間的遮蓋度較高，易給駕乘人員帶來強烈的感官沖擊[5]。

為改善道路沿線的城市環(huán)境，形成良好的城市景觀，該項目在設(shè)計封閉式聲屏障時，在滿足交通、隔聲、排煙和防火等功能要求的前提下，結(jié)合周邊環(huán)境和地段的功能定位，對聲屏障的建筑外形進行優(yōu)化，構(gòu)思出優(yōu)美的建筑外形，創(chuàng)造出嶄新的交通建筑景觀。

1)創(chuàng)新性地將聲屏障外圍護結(jié)構(gòu)分為內(nèi)、外2層，其中：內(nèi)層為聲學(xué)降噪層；外層為裝飾層。

(1)內(nèi)層由直立式金屬吸聲屏和頂部為弧形的透明PC板組成，其中：金屬吸聲屏能有效吸收聲能，降低封閉空間內(nèi)的混響聲能；頂部透明的PC板能有效降低封閉空間帶來的壓抑感，極大地提升聲屏障內(nèi)部的空間維度，提升駕乘人員視線的通透性。頂部PC板與直立式吸聲屏通過柔和的弧形條線相連，避免轉(zhuǎn)角處的呆板有生硬和突兀感。

(2)外層設(shè)計為幕墻形式的金屬方通外裝飾層，對高架橋梁底部混凝土與聲屏障連接處的過渡界面進行遮擋，使高架橋與聲屏障渾然一體，形成統(tǒng)一、美觀的整體建筑外觀。此外,在聲屏障頂部設(shè)置橢圓形圖案，形成光線明暗對比，增加聲屏障整體的韻律感和動態(tài)感。外層裝飾層的創(chuàng)新設(shè)計使得高架橋整體建筑外觀與前灘商務(wù)區(qū)的建筑外裝飾風(fēng)格較為協(xié)調(diào)，形成了一道新的景觀。

2)在立面造型上，全封閉聲屏障采用對稱整榀門式頂部弧形鋼架，相臨2榀鋼架的間距由傳統(tǒng)的2.0～2.5 m擴大為4.0 m，在主鋼架鋼梁處設(shè)置整排橢圓形造型孔，營造出輕盈、通透的視覺感受。中柱采用圓鋼管構(gòu)造成V字形斜撐造型，與屏體的弧形、橢圓孔等設(shè)計元素相互呼應(yīng)，打破大體量鋼架單調(diào)的縱橫排列模式，避免單調(diào)連續(xù)引起視覺疲勞，產(chǎn)生明快的動態(tài)韻律感。圖5為全封閉聲屏障景觀效果圖。

a)外部視圖

3)半封閉聲屏障創(chuàng)造性地采用不對稱半榀鋼架的建筑造型，屏體面向敏感點一側(cè)封閉，另一側(cè)完全開放，中柱采用圓鋼管形式的連續(xù)V字形斜撐造型，與另一側(cè)排列整齊的豎向屏體形成對比，給人開放、靈動的駕乘視覺體驗。半封閉聲屏障的造型充分考慮與全封閉聲屏障的銜接，從道路內(nèi)部觀察，二者間的過渡較為流暢。圖6為半封閉聲屏障景觀效果圖。

a)外部視圖

通過聲屏障的建筑景觀設(shè)計，使?jié)柭犯呒軜蚺c前灘商務(wù)區(qū)的現(xiàn)代化建筑群相互呼應(yīng)，實現(xiàn)了功能性與美觀性的統(tǒng)一。

5 結(jié) 語

當(dāng)前的城市快速路通常設(shè)計為“主線高架快速路+地面輔道”形式的復(fù)合道路，立體化的道路結(jié)構(gòu)給交通噪聲治理帶來了新的挑戰(zhàn)。本文以濟陽路快速路改建工程為例，對其噪聲治理進行了以下創(chuàng)新實踐：

1)通過從高架、地面道路和匝道等多個角度對沿線敏感目標(biāo)進行綜合分析，提出了綜合性治理對策，除了采用傳統(tǒng)的低噪聲路面和聲屏障以外，結(jié)合現(xiàn)場情況創(chuàng)新性地提出了設(shè)置地面生態(tài)墻，由此降低地面交通噪聲對敏感點的影響；

2)根據(jù)敏感點的特點，結(jié)合聲學(xué)計算結(jié)果，提出了不同型式的聲屏障結(jié)構(gòu)，首次采用半封閉聲屏障，在滿足降噪要求的同時，大幅降低了工程造價；

3)從外形構(gòu)造和內(nèi)部結(jié)構(gòu)2個方面對封閉式聲屏障的建筑景觀進行了優(yōu)化設(shè)計，使其與高架結(jié)構(gòu)融為一體，封閉空間內(nèi)部具有開闊、輕盈、通透的特點，實現(xiàn)了功能性與美觀性的統(tǒng)一。